نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل خمسة أشعة ضوئية تمر عبر عدسة مقعرة رقيقة. ما الشعاع الضوئي الذي لن يتغير اتجاهه عند مروره عبر العدسة؟
في هذا السؤال، أمامنا شكل لعدسة مقعرة تمر عبرها خمسة أشعة ضوئية. المطلوب منا أن نحدد الشعاع الذي لن يتغير اتجاهه عند مروره عبر العدسة. دعونا نبدأ بتذكر ما نعرفه عن العدسات المقعرة، وكيف تؤثر على الأشعة الضوئية.
العدسة المقعرة عدسة لها وجهان منحنيان أكثر سمكًا عند الحافتين وأرق في المنتصف. يتكون هذا الشكل باستخدام أسطوانة وكرتين تلامسان سطحي الأسطوانة الدائريين. إذا أزيل التداخل بين الأسطوانة والكرتين، يتبقى لنا شكل عدسة مقعرة. المقطع العرضي الثنائي الأبعاد للعدسة يشبه مستطيلًا أزيل من كل جانب من جانبيه جزء متطابق من دائرة. مركزا هاتين الدائرتين هما مركزا تكور العدسة. مركزا التكور يكونان على مسافات متساوية من كل نقطة على محيطي دائرتيهما. تسمى هذه المسافة نصف قطر التكور. في الدائرة، يكون نصف قطر التكور متساويًا في جميع الاتجاهات.
إذا رسمنا خطًّا يصل بين مركزي التكور، فإن هذا الخط يمثل المحور الأصلي للعدسة. يمر هذا الخط عبر مركز العدسة. النقطة الواقعة عند مركز العدسة نقطة خاصة؛ فأي شعاع ضوئي يدخل العدسة عند مركزها، ويمر عبرها، سيخرج منها في الاتجاه نفسه الذي كان يتحرك فيه عند دخوله. ينطبق هذا على الأشعة الضوئية التي تدخل العدسة عند مركزها بأي زاوية مع المحور الأصلي.
الأشعة الضوئية التي تدخل العدسة موازية للمحور الأصلي، لكن ليس على امتداده، ستغير اتجاهها وتتفرق بعيدًا عن مركز العدسة. إذا تتبعنا مسارات الأشعة الضوئية الخارجة من العدسة إلى الخلف قبل دخولها إلى العدسة، فإن الخطوط المتتبعة كلها تبدأ من النقطة نفسها. تسمى هذه النقطة بؤرة العدسة. وتسمى المسافة من بؤرة العدسة إلى مركز العدسة البعد البؤري. ولأن العدسات المقعرة متماثلة، توجد بؤرة على كل جانب من جانبي العدسة. وتكون البؤرتان على البعد البؤري نفسه.
الآن بعد أن تذكرنا المقصود بالعدسات المقعرة، ومراكز تكورها ومحاورها الأصلية وبؤرها، لنلق نظرة أخرى على الشكل المعطى لنا. بالنظر إلى الأشعة الموضحة في السؤال، نلاحظ أنها كلها تتحرك في اتجاه مواز للمحور الأصلي. لكن الشعاع واحدًا والشعاع اثنين أعلى المحور الأصلي، والشعاع أربعة والشعاع خمسة أسفل المحور الأصلي. هذا يعني أن الأشعة واحدًا واثنين وأربعة وخمسة ستغير اتجاهاتها، وسيظهر أنها تبدأ عند إحدى بؤرتي العدسة. الشعاع ثلاثة فقط هو الذي يمر عبر مركز العدسة، وهو ما يعني أنه لن يتغير اتجاهه عند مروره عبرها. بناء على هذا، فإن الشعاع الأوسط — أي الشعاع ثلاثة — هو الإجابة الصحيحة.
